基于EKF的PMSM失磁故障在线诊断方法

针对永磁同步电机(PMSM)永磁体失磁故障发生时磁链信号不稳定导致难以诊断的问题，提出基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的PMSM失磁故障在线诊断方法。构建能够在线识别并动态矫正磁链的EKF方法，该方法可以根据自适应PMSM模型跟踪永磁体磁链信号的真实状态，并且不易受电机参数的影响。同时经过辨识的永磁磁链经过故障检测模块，计算磁链的变化量，判断永磁电机是否发生失磁故障。仿真结果证明：失磁故障检测模块通过分析经扩展卡尔曼滤波动态矫正的永磁磁链，可以在0.1 s内实现高效的故障诊断。     

一种永磁同步电机模型失配容错控制算法

针对高精度永磁同步电机驱动系统因转动惯量、摩擦系数与磁链参数失配造成其控制精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于有限时间收敛扩张状态观测器的无模型滑模容错控制方法。首先,建立了考虑内外不确定性的永磁同步电机转速环超局部模型,并设计了无模型全局积分终端滑模控制器;其次,设计了有限时间收敛扩张状态观测器来降低模型失配带来的影响;最后,通过与其他方法的仿真和实验对比,验证了所提方法能够在不获取精确模型的情况下实现了对多种模型失配与外部扰动工况的容错控制,并提高了电机的控制精度。     

IPMSM自适应超螺旋滑模永磁磁链观测器设计与研究

针对传统滑模磁链观测器(SMO)观测内置式永磁同步电机磁链容易受参数变化而出现观测误差的问题,以定子电流作为状态方程,构建一种自适应超螺旋滑模观测器(STA-SMO)。通过滑模等值理论对永磁磁链进行重构,实现永磁磁链的在线辨识,通过Lyapunov函数推导出定子电阻自适应律。结果表明：所设计的自适应STA-SMO相较于传统SMO,克服了电阻参数变化对磁链观测的影响,有效抑制了抖振,提高了辨识精度。     

非对称永磁同步磁阻电机多参数在线辨识研究北大核心

针对非对称转子永磁同步磁阻电机(PM-SynRM)的多参数辨识模型存在模型欠秩及辨识过程收敛速度慢、最终辨识值误差大等问题,提出了一种多级可变遗忘因子最小二乘法(MSVF-RLS)的非对称PM-SynRM多参数在线辨识方法。考虑由于转子不对称结构带来的磁链偏移,建立了永磁体磁链偏移角为γ的非对称PM-SynRM的数学模型。为解决辨识方程初期的欠秩问题和最小二乘法的数据饱和问题,分别引入快、慢变参量和多级可变遗忘因子,可以辨识PM-SynRM的定子电阻、直轴电感、交轴电感和磁链4个电气参数,辨识速度快,辨识结果精度高,计算压力小,适用于工程实际应用。通过最大转矩电流比控制(MTPA)对多级遗忘因子最小二乘法的辨识结果与传统最小二乘法的辨识结果加以对比,验证了改进辨识算法的可行性和有效性。     

基于滑模观测器的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明：在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。     

基于约束扰动观测器的感应电机鲁棒模型预测控制方法北大核心

针对感应电机在参数扰动条件下的高性能鲁棒控制问题,提出一种基于模型预测控制和扰动观测器的感应电机无偏速度控制方法。基于串级控制结构设计内环模型预测转矩控制器和外环鲁棒速度控制器。在考虑电机电流和电压约束的最小损耗及参数随转速变化的前提下,提出一种改进的连续控制集模型预测控制器(CCS-MPC)作为内环转矩控制器;将稳定化MPC方法与离散时域扰动观测器(DOB)相结合,在同时考虑参数不确定性和负载转矩的影响以及电机的转矩限制的前提下,设计外环鲁棒速度控制器,该速度控制器为内环转矩控制器提供参考转矩;通过给出相应的定理和推论验证所提出的转速控制器的鲁棒性;设计物理实验对所提控制方法进行验证。结果表明:在考虑电机转矩限制的条件下,所提出的控制方法具有良好的瞬态及稳态响应,且在负载转矩扰动下具有较好的鲁棒性。     

改进自抗扰的PMSM双环伺服系统控制研究

永磁同步电机(PMSM)在电机参数本身变化和外部负载干扰等复杂环境下,传统控制方法无法满足伺服系统对于精度高、抗扰性强和稳定性好的要求。针对该问题,提出一种改进自抗扰(ADRC)的双环控制策略。结合PMSM控制模型和ADRC参数在PMSM中的实际物理意义,设计了改进扩张状态观测器(ESO)的二阶非线性自抗扰控制器实现对位置和速度的联合控制,简化了控制结构以提高伺服系统响应速度,设计了一阶线性自抗扰控制器实现对电流的控制,减小其对外环的影响以进一步提高伺服系统对高性能要求,给出了双环控制器一整套参数整定方法。在MATLAB/Simulink上的仿真实验结果表明,相较于标准ESO,改进ESO更加遵循实际,整个控制策略对于负载扰动和参数摄动表现出很好的抗扰性能和控制精度。研究结果表明,该控制策略能够有效满足PMSM伺服控制系统对高性能的要求。     

内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制策略的研究

针对内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)直接转矩控制中转矩和磁链脉动强烈的现象,提出了一种基于高频辅助信号注入的IPMSM最大转矩电流比(maximum torqueper ampere,MTPA)在线控制方法。在定子电流矢量角上叠加一个高频正弦信号,使得电机的机械功率响应中含有转矩变化信息的信号。通过数字信号处理提取出相应的功率信号,再采用PI控制器锁定最优矢量角,从而实现在线MTPA控制。通过设计高频电流控制器,提高了在线MTPA控制性能。仿真分析和试验结果表明:该控制法提高了系统的动态响应速度和稳态精度。     

基于BP神经网络的异步电机转子磁链定向矢量复合控制

针对异步电机在传统PI控制策略中,参数固定且容易超调,IP控制策略跟踪响应慢的特点,提出神经网络矢量PI-IP复合控制策略。在转子磁链定向矢量控制中,转速环引入新型的PI-IP控制器,同时利用神经网络进行参数整定,综合PI-IP控制器,神经网络以及转子磁链定向矢量控制的优点,完成神经网络矢量PI-IP控制器对异步电机的优化控制,提高系统的动、静态性能。最后基于仿真效验,仿真结果表明,与常规控制方法相比,该方法能有效提高控制精准性,抑制扰动,神经网络矢量PI-IP复合控制器具有更强的稳态精度和应对负载扰动能力。     

基于线性自抗扰控制器的异步电机调速系统

针对异步电机难以建立精确的数学模型和矢量控制系统参数鲁棒性差的问题,提出了用线性自抗扰控制器控制异步电机调速系统.线性自抗扰控制器不需要电机的精确数学模型,通过线性扩张状态观测器估计出电机模型中的耦合项及参数摄动等引起的总扰动并加以补偿,能够实现磁链和转矩的完全解耦,从而提高系统性能.为了验证上述方案,对空载起动,突加负载,给定转速变化、转子电阻变化、转动惯量变化等情况进行了仿真,并与自抗扰控制器控制的异步电机调速系统进行了比较.仿真结果表明线性自抗扰控制器和自抗扰控制器一样,无超调、响应速度快、动态速降小、静态无误差,且对负载扰动、电机参数变化等具有很强的鲁棒性,但线性自抗扰控制器需要整定的参数大大减少了.     

基于LESO的永磁伺服系统无模型无差拍电流预测控制

受工况及运行环境的影响,永磁同步电机的参数会在运行过程中发生一定程度的变化。为解决电机参数变化导致的模型失配问题和数字控制系统中的一拍延迟问题,将无差拍电流预测控制与无模型控制结合。针对传统无模型控制中扰动估计的复杂和耗时问题,引入线性扩张状态观测器对系统扰动进行估计并进行前馈补偿。将基于传统PI控制的永磁伺服系统模型与文中所提模型进行仿真对比实验,仿真结果证明文中所提方法改善了永磁同步电机控制系统的动态响应性能且具有更强的鲁棒性。     

基于人工鱼群算法的永磁同步电机模型预测控制研究

针对基于模型预测控制算法的永磁同步电动机的控制问题,提出了一种基于人工鱼群算法的改进型PID-模型预测控制算法。首先构建了基于矩阵变换器的永磁同步电机系统模型,并采用了新的输入滤波器。然后利用人工鱼群算法完成PID-模型预测控制中的参数整定,从而解决了原有算法参数优化精度不高的问题,能够迅速地获得全局最优解。永磁同步电动机的力矩控制性能仿真实验结果表明:相比原有PID-模型预测控制算法,提出算法具有更快的收敛速度和控制效果。     

永磁直线同步电机的模糊自适应分数阶PI~λD~μ控制

分析永磁直线同步电机的数学模型。针对永磁同步直线电机(PMSLM)强耦合、非线性的特点,把整数阶PID控制扩展到分数阶,用Oustaloup递推算法对分数阶微分算子sv进行拟合,用分数阶PIλDμ控制代替常规PID控制并与模糊控制相结合,提出一种模糊自适应分数阶PIλDμ控制器,利用模糊逻辑实现分数阶PIλDμ控制参数的在线调整。并对该控制算法进行仿真研究,仿真结果表明:该控制算法具有较好的动态稳定性和跟踪性能,对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

一种新型的永磁同步电机电流预测控制方法

针对永磁同步电机控制系统中因参数误差引起系统性能下降的问题,提出一种基于参数辨识的永磁同步电机鲁棒电流预测控制法。通过引入鲁棒电流预测法来提高系统对电感参数的敏感度,但在电机实际运转中,电机电感参数误差主要影响直轴电流响应,而电机磁链参数误差主要影响交轴电流响应,同时电机磁链参数在恒加速过程中对电流稳态值影响较大,甚至会导致电流环的给定与反馈之间出现静差。在鲁棒电流预测控制基础上进一步提高电流控制系统的性能,采用递推最小二乘法,将电机模型中的电感、电阻和磁链3个参数拆分成两部分分别进行在线辨识,以减小辨识算法的复杂度以及对处理器性能的依赖。仿真和实验结果表明:该电流预测控制方法在保证系统稳定的前提下进一步提高电流控制系统的精度。     

永磁同步电机位置伺服系统终端滑模控制

将终端滑模控制（TSMC）策略应用于永磁同步电机(PMSM)位置控制,以提高系统输出响应性能。基于终端滑动模式技术,设计一种新的有限时间收敛的干扰观测器以估计PMSM的集体不确定性,包括系统参数不确定性和未知的外部负载。与渐近收敛控制器不同,TSMC 保证系统状态误差和观测器估计误差在有限时间内能收敛到0。结果表明：与PID控制和传统反步法控制相比,所提出的控制器控制效果更好。     

基于双观测器的多电机卷绕系统切换滑模控制

针对多电机卷绕系统存在的强耦合、张力控制精度低、易受扰动影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器和张力观测器的切换滑模控制方法。以永磁同步电机作为系统的驱动机构,设计非奇异快速终端滑模控制器来实现对电机转速的控制,并设计非线性扰动观测器来估计系统的参数摄动,将估计值用于前馈补偿;对于系统的张力环,采用带有切换函数的自适应滑模控制器,切换函数可以使系统状态更快到达滑模面;并设计张力观测器来精确观测张力大小。仿真实验结果表明：与传统的控制策略相比,所设计的控制策略提高了系统的响应速度、跟踪精度和鲁棒性。     

减小PMLSM推力波动的角度补偿方法

永磁直线同步电机(PMLSM)的推力波动与其输入电流紧密相关,为最小化电流误差,提出一种基于Park变换的旋转角度补偿算法,并在其基础上建立PMLSM双闭环滑模变结构控制(SMC)系统.针对SMC控制器引入的抖振问题和系统固有的扰动,设计扰动推力观测器.MATLAB/Simulink联合仿真证明该策略能有效地减小电流误...     

重型液压机执行器自适应滑模容错控制

为了提高重型液压机在执行器故障情况下的容错控制能力和控制精度,设计了自适应滑模容错控制器。建立了5缸液压机的滑块动力学模型和液压缸压力动态方程。使用积分滑模控制设计了3个子系统虚拟控制律;使用伪逆法实现了控制分配;在执行器故障情况下,在积分滑模控制基础上,提出了自适应补偿策略,从而给出了执行器故障情况下可以实现的虚拟控制律;使用分散滑模控制将虚拟控制律转化为伺服阀控制律,并证明了自适应滑模容错控制器具有Lyapunov意义下的稳定性。经仿真验证,在单个执行器故障或多个执行器故障的情况下,自适应滑模容错控制器能够将调平误差控制在2×10^-4rad内,位移跟踪误差最大为0.0111 m,体现了执行器故障情况下极高的调平和跟踪精度,也体现了自适应滑模容错控制器具有很好的鲁棒性。     

基于多智能体强化学习的滑模控制器参数整定

针对永磁同步电机系统中滑模控制器参数多且范围大难以整定,从而导致永磁同步电机控制效果不佳的问题,提出利用多智能体强化学习对滑模控制器参数进行整定的方法。该方法通过多个智能体共享奖赏的方式对控制器每个参数进行独立寻优,有效避免了不同参数选取范围差别较大而导致智能算法多参数同步寻优时产生的维度灾难问题。通过 Python 与MATLAB联合仿真,并与采用遗传算法整定参数的控制器进行比较,结果表明：多智能体的多臂老虎机算法较遗传算法整定的速度滑模控制器在超调量、响应速度、抗干扰能力和鲁棒性方面具有明显的优势,验证了该方法能够有效地解决滑模控制器参数难以整定的问题。